Как электромобили могут исправить энергосистему и снизить счета за электроэнергию

В зависимости от того, кого вы спрашиваете, возобновляемые источники энергии и электромобили либо разрушат энергосистему, либо спасут ее. Правда, не всегда светит солнце и не всегда дует ветер, а газовая электростанция может вырабатывать электроэнергию в любое время. Критики утверждают, что предполагаемая ненадежность возобновляемых источников энергии станет еще более шаткой, поскольку американцы откажутся от традиционных транспортных средств в пользу электрических, которые будут получать еще больше энергии из и без того напряженной сети.

К счастью, это нереалистичный сценарий из-за того, что у возобновляемых источников энергии и электромобилей общего: гигантские батареи. Солнечные и ветряные электростанции подключаются к огромным банкам, чтобы хранить энергию и использовать ее по мере необходимости, решая проблему перебоев. (Инженеры превращают саму Землю в еще большая батарея.) И все большее число автомобилей со шнурами оснащено технологией «автомобиль-сеть», или V2G, также известной как двунаправленная зарядка. Они могут получать чистую энергию, когда возобновляемые источники энергии перегружены в сети, а их владельцам платят за то, чтобы они отправляли часть обратно в коммунальное предприятие для удовлетворения растущего спроса, создавая обширную распределенную сеть, которая могла бы сделать электрическую систему более надежной, а не менее. Исследования показали, что во всем мире менее трети владельцев электромобилей придется выбрать такую систему, чтобы удовлетворить растущую потребность в хранении энергии.

До сих пор мы были потребителями коммунальных услуг (энергия поступала в дома в одну сторону), но все больше и больше мы будем активными участниками сети, направляя дополнительную энергию батареи в другую сторону. Этот сдвиг начинается в Мэриленде, где в прошлом месяце Baltimore Gas and Electric Company заключила партнерские отношения с Sunrun, которая поставляет дома солнечную энергию и аккумуляторы, и Ford, производящим электрический F-150 Lightning, чтобы активизировать национальную первый жилой пилотный проект V2G.

«Это первый случай, когда реальные клиенты отключают электроэнергию от своих электромобилей в сеть, и мы делаем это в часы пик вечером», — сказал Крис Раушер, вице-президент сетевых служб Sunrun, имея в виду периоды наибольшей потребности в электроэнергии. «Таким образом, мы фактически снижаем нагрузку и спрос на сеть — сглаживая кривую, сглаживая пик — что помогает снизить затраты для всех».

Чтобы понять, как это работает, представьте себе электромобили не столько как транспортные средства, сколько как огромные аккумуляторы на колесах. Фактически, батарея Lightning в 10 раз больше, чем у домашнего аккумулятора, сказал Раушер. «Сегодня в дорожных батареях электромобилей в США используется больше энергии, чем во всех стационарных батареях вместе взятых», — добавил Раушер. «Это огромный ресурс». И это становится только более массовым: Совет по защите природных ресурсов подсчитал, что если Калифорния V2G подключит все 14 миллионов электромобилей, которые, как ожидается, будут иметься к 2035 году, это может обеспечить электричеством каждый дом в штате в течение трех дней.

Однако на заре развития технологий лишь немногие модели поддерживают возможности V2G, но их число растет. Аппаратное и программное обеспечение не отличается особой сложностью. Специальное зарядное устройство заряжает аккумулятор автомобиля, а затем заряжает его от автомобиля для питания дома в случае систем «автомобиль-дом» или отправляет обратно в коммунальную сеть в случае системы «автомобиль-дом».

Коммунальным предприятиям придется взаимодействовать со всеми, кто участвует в такой программе, например, с помощью приложения, которое позволяет клиенту, скажем, попросить, чтобы его автомобиль никогда не разряжался ниже определенного процента. Каждому коммунальному предприятию также необходимо будет выяснить, какую сумму компенсировать людям за их электроэнергию, чтобы стимулировать их присоединиться к ней. энергия, которую они передают в сеть. «Мы все еще находимся на ранней стадии», – сказал Дивеш Гупта, директор по решениям в области чистой энергии в Baltimore Gas and Electric Company. «Есть много вещей, которые необходимо проработать, особенно в отношении качества обслуживания клиентов».

Однако, чтобы помочь коммунальным предприятиям, энергия аккумулятора не обязательно должна возвращаться обратно в сеть. Уже много лет владельцы используют свои грузовики Ford Lightning для снабжать электричеством свои дома. Эти батареи огромны — версия с увеличенным радиусом действия может проехать более 300 миль — и для питания дома от них используется всего 5 или 6 миль этого диапазона в час.

Предположим, владелец возвращается домой в 18:00, когда спрос на электросеть стремительно растет, поскольку все остальные бросают работу и включают кондиционеры и другие энергоемкие приборы. Поскольку потребление растет, растут и цены на электроэнергию. Но владельцу Lightning не придется платить за это, если он использует свою батарею для питания своего дома в течение пяти часов, пока не ляжет спать, используя аккумулятор на расстоянии от 25 до 30 миль. «По сути, это приводит к тому, что дом фактически исчезает из сети», — сказал Райан О’Горман, руководитель подразделения Ford по передаче автомобилей в сеть и автомобилям к дому.

Затем владелец сможет снова взимать плату, когда спрос и цены на электроэнергию снизятся. Например, если они работают дома, они могут заряжаться в течение дня, когда через сеть проходит много солнечной энергии.

Все больше домов, использующих аккумуляторы электромобилей, также снижают спрос на электросеть, что особенно приветствуется во время жары, когда все используют свои блоки переменного тока. С этого момента волны тепла будут только усиливаться — перед коммунальными предприятиями становится все труднее обеспечить электроэнергию, которая обеспечит прохладу и безопасность людей. В то же время все больше центров обработки данных потребляют все больше энергии и ресурсов. нагрузка на сетку до предела. Эта инфраструктура также должна учитывать другие формы декарбонизациянравиться тепловые насосы и индукционные плиты, необходимые для отучить нас от ископаемого топлива.

Вместо того, чтобы сидеть сложа руки в гараже и обесцениваться, V2G превращает электромобиль в актив для укрепления сети и дешевого электроснабжения дома. «Машины припаркованы более 22 часов в сутки», — сказал О’Горман. «Когда мы смотрим на преимущества электромобиля, теперь этот автомобиль может обеспечить экономию и потенциально потоки дохода для клиента». (Интересно, что даже электрички теперь могут отправлять сок вернуться в сеть и получать доход благодаря тому, что они получают от рекуперативного торможения: в районе залива работает система Caltrain. теперь компенсируется за эту энергиюсократив предполагаемую годовую стоимость электроэнергии с 19,5 до 16,5 миллионов долларов.)

Программа V2G для жилых помещений в Балтиморе следует за другими экспериментами по всей стране с более крупными транспортными средствами. В Окленде, штат Калифорния, например, коммунальное предприятие Pacific Gas & Electric работало с поставщиком электробусов Zum над внедрением транспортных средств, которые во второй половине дня отвозят детей домой, возвращаются на стоянку и подключиться обратно к сети. Поскольку их батареи настолько велики, у них остается достаточно энергии, и эта дополнительная энергия отправляется в сеть как раз в тот момент, когда спрос резко возрастает. Они заряжаются всю ночь, отвозят детей в школу и снова подключаются к сети, чтобы зарядиться.

По мнению экспертов, такая предсказуемость может сделать коммерческие автопарки еще более эффективными для V2G, чем жилые автомобили. Школьный автобус ходит по расписанию, на которое могут положиться коммунальные предприятия: он припаркован и доступен в определенное время дня, а в другое время совершает обход. Плюс летом они будут доступны практически постоянно. Другие автопарки, такие как транспортные средства доставки и правительственные автомобили, также следуют обычным расписаниям.

Менеджеры автопарка также могут закупить большое количество соответствующих зарядных устройств, приобретая систему в массовом порядке, по сравнению с домовладельцем, раскошеливающимся только на одно. «В краткосрочной перспективе мы считаем приложения V2G коммерческого уровня более жизнеспособными из-за затрат на инфраструктуру, но мы ожидаем, что по мере взросления рынка и роста спроса появятся доступные отечественные устройства», — сказал представитель Nissan, который уже давно включил двустороннюю зарядку в свой электрический Leaf.

Коммунальные службы все еще решают, как скоординировать этот балет между автомобилем, зарядным устройством и сетью в общегородском масштабе. Но выгода может быть большой, поскольку все эти электромобили представляют собой существующую инфраструктуру, которая может помочь уменьшить необходимость строительства специализированных аккумуляторных заводов для хранения возобновляемой энергии. Чем меньше коммунальному предприятию приходится строить, тем меньше затрат ему приходится перекладывать на налогоплательщиков. А благодаря увеличению количества V2G коммунальное предприятие, которому приходится импортировать большое количество электроэнергии из соседнего штата, теперь может хранить электроэнергию локально.

Таким образом, эта технология может снизить счета за электроэнергию. А для участников их транспортные средства теперь служат транспортом и хранилищем энергии. «Казалось бы, довольно легко представить, что это будет дешевле, чем строительство просто стационарных аккумуляторных хранилищ, которые ничего не делают, а только поддерживают сеть в случае необходимости», — сказал Руди Халбрайт, менеджер по продукту пилотного внедрения VGI в Pacific Gas & Electric. “Потому что с этими батареями нет вторичного использования. Они как бы сидят без дела большую часть времени”.

Однако люди сложнее, чем аккумуляторные батареи. Люди с занятой жизнью хотят иметь возможность заряжать свои автомобили в любое время и могут даже не осознавать, насколько сильно колеблются цены в течение дня, говорит Дэвид Виктор, профессор Калифорнийского университета в Сан-Диего, изучающий поведение водителей электромобилей. Многим нравится спокойствие, когда у вас всегда наготове полностью заряженный автомобиль. «Я исходю из того, что V2G будет очень, очень сложно для автопарков, находящихся за пределами профессионально управляемых автопарков, — сказал Виктор, — поскольку мы точно знаем, что они будут доступны в то время, когда активы V2G будут необходимы».

Тем не менее, учитывая количество электромобилей, только часть владельцев должна принять в них участие, чтобы оказать значительное влияние. А жилые и коммерческие V2G могут дополнять друг друга – и, в свою очередь, дополнять более крупные аккумуляторные мощности коммунальных предприятий – широкомасштабную диверсификацию хранения энергии, которая может ускорить внедрение возобновляемых источников энергии. «Я принципиально верю, что двунаправленные электромобили станут чем-то, о чем никто никогда не слышал, пока вдруг они не появятся у всех», — сказал Раушер. «Как только у нас будет достаточно зарегистрированных и развернутых клиентов, некоторый процент клиентов, которые не подключаются и не работают, не имеет особого значения».